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1、从萤火虫到人工冷光江西省上高二中 况圣明1授课课题：从萤火虫到人工冷光2教学目标：（1）知识目标：了解萤火虫独特的发光原理，人工冷 光的仿生应用。（2）情感目标：a. 在研究性学习中培养学生良好的协作学习精神。b. 培养学生勇于创造的科学态度。（3）能力目标：a. 提高学生获取信息能力（分析信息、处理信息、运 用信息能力）。b. 培养学生的创新能力。 c .培养学生自学能力。3. 教学手段：多媒体4. 授课对象：高二学生5. 授课地点：多媒体教室或阶梯教室6 学生参与人数：全年级学生7. 教学过程（ 1）创设情景，引出课题 师：“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤，天阶夜色凉如水，坐看牛郎织女星”
2、。这描绘 的是一副什么样的美丽场景？生：（自由发言）。师：同学们见过萤火虫吗？谁来讲讲有关萤火虫动人的故事？ 生：（自由发言）。（ 2）设疑激趣，自主学习 先提出以下问题： 什么是仿生学？ 萤火虫是咋样发光的？ 什么是冷光？有什么特点？ 人工冷光有哪些应用？ 学生带着这些问题上网搜索，查找资料。（ 3）相互交流，整理归纳 各小组汇报本小组答案，然后比较，整理归纳出最佳答案。8. 教学内容：（ 1 ）萤火虫简介有关萤火虫动人的故事不知其数。相传我国古代有个贫穷的孩子常捉许多萤火虫关在笼 子里，借助萤火虫发奋夜读；还据说 17 世纪西班牙军队曾用一种热带巨萤伪装成夜战部队欺骗了敌军；在远东的夜 晚
3、，萤火虫群聚的美景曾使旅游者为之沉醉惊叹；在墨西哥青年妇女常用一个小纸袋将萤火 虫装进去系在头发上或衣服上成了绝妙的天然装饰品等。今天我们只学习与萤火虫发光的知识。（2）仿生学 仿生学就是模仿生物来建造先进技术的科学。仿生学主要是观察研究和模拟生物的各式 各样全优本领（包括生物本身的结构，各种器官的功能，体内物理和化学的过程，能量的供 应，信息的加工，记忆与传递等），用现代科学技术去分析并加工制成某些机械仪器的一种 科学。（3）萤火虫的发光原理 科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三 部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在
4、荧光酶的 作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。这种被称作虫萤光素酶的化 学物质像开关一样启动这种反应，当萤火虫产生虫萤光素酶的时候，这种反应就开始了，萤 火虫便会发出一闪一闪的光亮。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。成光蛋白质+成光酵素f含氧成光蛋白质（发出绿光）；含氧成光蛋白质+H2Of成光蛋白质（ 4 ）冷光自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变 成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有 没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌
5、、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫 和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500 种，它们发出的冷光的 颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而 且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种 人类理想的光。a.冷光源定义冷光源是利用化学能、电能、生物能激发的光源（萤火虫、霓虹灯等）。具有十分优良 的光学、变闪特性。物体发光时，它的温度并不比环境温度高，这种发光叫冷发光，我们把 这类光源叫做冷光源。b. 冷光源发光原理 冷光源的发光原理是
6、在电场作用下，产生电子碰撞激发荧光材料产生发光现象。具有十分优良的光学、变闪特性。冷光源工作时不发热，避免了与热量积累相关的一系列问题。c. 冷光源的特点冷光源的特点是把其他的能量几乎全部转化为可见光了，其他波长的光很少，而热光源 就不同，除了有可见光外还有大量的红外光，相当一部分能量转化为对照明没有贡献的红外 光了。热光源加红外滤波片后出来的光应该和冷光源发出的光差不多了，因为已经滤掉了红 外光。d. 冷光源发展前景现在正在研制发光二极管，它是一种冷光源，寿命长，灯光柔和，是一种有望取代电灯 泡的光源。（5）人工冷光的应用早在 40 年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光
7、源发生了很 大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光 酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP （三磷酸腺苷）和水 混合而成的生物光源，可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当照明灯，在弹药库中用作提示灯。由 于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。在医学上，科学家们尝试把腺苷磷酸从萤火虫身上抽出，再将它与癌细胞结合，然后再 测量癌细胞内腺苷磷酸所发出光亮程度的强弱而获知癌细胞生长的进度及其活跃情况。在工业上，可利用从萤火虫身上提取的腺苷磷酸探测金属的污染和分析过滤金属元素。 又可将腺苷磷酸放入受有机生物污染的水中，亦可以从它的发光程度测出水中微生物的活动 情况，从而鉴定水的污染情况。在航天上，可把腺苷磷酸放置在太空火箭上，探测外太空是否有生物存在。太空中如有 任何微细生物存在，而它们亦含有腺苷磷酸的话，哪怕仅是一千兆分之一克的腺苷磷酸，在 太空中行进的火箭即可侦察到。8教学反馈： 学生能力不一，有的不会上网，更谈不上搜索了。有的自主学习能力差，没有协作学习 习惯，这些都有待培养。为了便于搜索，节约时间和降低难度，最好制作相关网页，供教学 使用。
